專利名稱：一種雙極化吸頂天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新 型涉及無線通信技術(shù)，尤其涉及一種雙極化吸頂天線。
背景技術(shù)：
通信領(lǐng)域要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題為如何提高數(shù)據(jù)傳輸速率。在未來的第四代 移動(dòng)通信系統(tǒng)中，多輸入多輸出(multi-input-multi-output，ΜΙΜΟ)天線技術(shù)成為其 關(guān)鍵技術(shù)之一，MIMO天線技術(shù)是指在發(fā)射端和接收端分別使用多個(gè)發(fā)射天線和多個(gè) 接收天線，無線電波信號(hào)通過發(fā)射端和接收端的多個(gè)天線傳送和接收，從而改善每個(gè) 用戶的服務(wù)質(zhì)量(誤比特率或數(shù)據(jù)速率)。MIMO天線系統(tǒng)對(duì)于傳統(tǒng)的單輸入單輸出 (single-input-single-output, SIS0)天線系統(tǒng)來說，能夠提高頻譜利用率，使得天線系統(tǒng) 能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。MIMO天線陣列根據(jù)MIMO天線系統(tǒng)的需要有2入2出、4入4出等多種形式， 可以采用單極化天線或雙極化天線作為MIMO天線系統(tǒng)的陣列單元。其中，單極化天 線是指天線內(nèi)部振子的排列為同一方向的一列，從一個(gè)方向接收無線電波信號(hào)，單極化 天線相對(duì)于基準(zhǔn)面可以是垂直極化、水平極化或是正負(fù)45度極化等；雙極化天線是指天 線內(nèi)部振子有兩個(gè)不同方向的排列，從兩個(gè)不同的方向接收無線電波信號(hào)。雙極化天線 的兩個(gè)內(nèi)部振子之間可以采用不同的極化方式，如一個(gè)振子采用水平極化(水平極化天 線)，另一個(gè)振子采用垂直極化(垂直極化天線)，或者一個(gè)振子采用正45度極化(正45 度天線)，另一個(gè)振子采用負(fù)45度極化(負(fù)45度天線)等。當(dāng)前MIMO天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)室外環(huán)境，由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，且需要較 寬頻帶的覆蓋，現(xiàn)有的針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的MIMO天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，MIMO天線系統(tǒng)一般 包括多個(gè)采用垂直極化方式的單極化天線，由于該單極化天線應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，因此， 該垂直極化方式的單極化天線可以是單極化吸頂天線。如圖1所示，為室內(nèi)MIMO天線系統(tǒng)采用垂直極化方式的單極化吸頂天線為陣 列單元的情況下，一個(gè)單極化吸頂天線的結(jié)構(gòu)示意圖。該天線主要包括垂直極化天線和 反射板2。垂直極化天線包括導(dǎo)電覆蓋體11和導(dǎo)電圓錐體12，導(dǎo)電覆蓋體11設(shè)于導(dǎo)電 圓錐體12的錐底開口處，導(dǎo)電圓錐體12的錐頂處設(shè)有開孔121，反射板2上設(shè)有對(duì)應(yīng)開 孔121的穿孔，垂直極化天線經(jīng)由穿設(shè)于開孔121及穿孔的連接部件與反射板2連接成一 體。導(dǎo)電覆蓋體11上設(shè)開口 111，該開口 111可以為圓形、橢圓形、方形或多邊形等任 意形狀，導(dǎo)電覆蓋體11與導(dǎo)電圓錐體12壓接在一起。在目前采用單極化吸頂天線為陣列單元的室內(nèi)MIMO天線系統(tǒng)中，由于單極化 吸頂天線的頻譜利用率低，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸速率較低；另外，為了保證室內(nèi)MIMO天線 系統(tǒng)的高容量，需要設(shè)置數(shù)量較多的單極化吸頂天線，導(dǎo)致室內(nèi)MIMO天線系統(tǒng)占用的 空間過大。因此需要一種能夠提高頻譜利用率以及占用較小空間的吸頂天線作為室內(nèi) MIMO天線系統(tǒng)的陣列單元。對(duì)此，考慮到雙極化天線相對(duì)于單極化天線可以使重疊的頻譜分開，提高頻譜利用率，因此，提出了 采用雙極化吸頂天線作為室內(nèi)MIMO天線系統(tǒng)的陣列單元的技 術(shù)，在占用較少空間的情況下提高頻譜利用率。雙極化吸頂天線是雙極化全向天線應(yīng)用 于室內(nèi)環(huán)境的一種特例，如圖2所示，為一種雙極化全向天線的結(jié)構(gòu)示意圖，具有一個(gè) 垂直極化天線1以及四個(gè)水平極化天線2。該天線的工作頻帶為225 400MHz，因此， 與單極化吸頂天線相比，雖然利用雙極化吸頂天線(雙極化全向天線)可以提高頻譜利用 率，并使得通過該雙極化吸頂天線構(gòu)成的MIMO天線系統(tǒng)占用的空間減少，但由于雙極 化吸頂天線工作頻帶寬度較窄，實(shí)際室內(nèi)MIMO天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率仍然較低。因此，需要尋找一種工作頻帶寬度較寬的雙極化吸頂天線，在提高頻譜利用率 的同時(shí)，還能保證一定的頻帶覆蓋率，從而在占用較少空間的情況下，提高室內(nèi)MIMO 天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種雙極化吸頂天線，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中室內(nèi)MIMO 天線系統(tǒng)頻帶覆蓋率較低以及數(shù)據(jù)傳輸速率較低的問題。一種雙極化吸頂天線，包括反射板(10)、垂直極化天線(20)、水平極化天線 (30)和連接部件(60)，其中水平極化天線(30)采用圓環(huán)狀的微帶結(jié)構(gòu)，套設(shè)在垂直極化天線(20)的外面， 并通過連接部件(60)固定在反射板(10)上。較優(yōu)地，所述垂直極化天線(20)包括圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件(22)和從圓柱體結(jié) 構(gòu)的天線部件(22)下端緣延伸出的圓錐體結(jié)構(gòu)的天線部件(21)，圓錐體結(jié)構(gòu)的天線部件
(21)與第一饋線接頭(41)連接，圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件(22)的外側(cè)套設(shè)有水平極化天線 (30)。所述水平極化天線(30)內(nèi)邊緣與垂直極化天線(20)的圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件
(22)之間的垂直距離為5mm 8mm。所述水平極化天線(30)的內(nèi)邊緣與垂直極化天線(20)的圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件 (22)之間的垂直距離為6mm。所述水平極化天線(30)包括至少兩個(gè)呈弧形的輻射片(32)。反射板(10)的一側(cè)固定有第一饋線接頭(41)和第二饋線接頭(42)，反射板 (10)的另一側(cè)固定有分流器(50)和連接部件(60)，每個(gè)輻射片(32)上有一個(gè)饋電點(diǎn)；第二饋線接頭(42)與分流器(50)較窄的一端連接，分流器(50)較寬的一端與 每個(gè)輻射片(32)的饋電點(diǎn)連接。垂直極化天線(20)的高度為45mm 55mm。水平極化天線(30)的直徑為120mm 130mm。反射板(10)的直徑為175mm 185mm。連接部件(60)的高度為20mm 30mm。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型通過采用具有圓環(huán)狀微帶結(jié)構(gòu)的水平極化天線套設(shè)在垂直極化天線 的外面的結(jié)構(gòu)，使得本實(shí)用新型的雙極化天線相對(duì)于單極化的MIMO天線具有頻譜利用 率高、弱相關(guān)性、低互耦和尺寸小等特點(diǎn)，同時(shí)，相對(duì)于傳統(tǒng)的雙極化吸頂天線有較寬的工作頻帶寬度，并且本實(shí)用新型提供的雙極化吸頂天線具有良好的極化隔離效果和覆 蓋平衡性，可以有效發(fā)揮MIMO天線的性能，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中單極化吸頂天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中雙極化全向天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 (a)和圖3 (b)為本實(shí)施例中雙極化吸頂天線的主視圖和俯視圖；圖4為本實(shí)施例中雙極化吸頂天線各輻射片上的饋電點(diǎn)與分流器的連接示意 圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種雙極化吸頂天線，該天線采用水平極化、垂直極化的雙極 化方法，并使水平極化天線呈圓環(huán)狀，垂直極化天線具有漸變結(jié)構(gòu)，使本實(shí)用新型雙極 化吸頂天線在駐波比(線路中最高電壓和最低電壓的比例R1.5條件下，天線的工作頻帶 為1700MHz 2500MHz，相對(duì)帶寬(工作頻帶寬度與中心工作頻率之比)達(dá)到約40%， 從而在相對(duì)于單極化天線提高頻譜利用率的基礎(chǔ)上，還相對(duì)于傳統(tǒng)的雙極化吸頂天線擴(kuò) 展了工作頻帶寬度，從而在占用較少空間的情況下，提高室內(nèi)MIMO天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳 輸速率。下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖3(a)和圖3(b)所示，分別為本實(shí)用新型中的雙極化吸頂天線的主視圖和俯 視圖。本實(shí)用新型實(shí)施例中的雙極化吸頂天線包括反射板10、垂直極化天線20、水平 極化天線30和連接部件60，這些部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系為水平極化天線30采用圓環(huán)狀 的微帶結(jié)構(gòu)，套設(shè)在垂直極化天線20的外面，并通過連接部件60固定在反射板10上。反射板10 —側(cè)固定有第一饋線接頭41和第二饋線接頭42，反射板10的另一側(cè) 固定有分流器50和連接部件60，在反射板10的中心位置開有圓孔，使得第一饋線接頭 41可以通過所述圓孔與垂直極化天線20的饋電點(diǎn)連接，具體地，第一饋線接頭41可以是 直接與垂直極化天線20的饋電點(diǎn)連接，也可以是通過同軸電纜與垂直極化天線20的饋電 點(diǎn)連接。第一饋線接頭41和第二饋線接頭42未與反射板10連接的一端用于連接同軸電 纜，饋線接頭包括中空的饋電柱和外導(dǎo)體。與第一饋線接頭41連接的同軸電纜的芯線穿 過中空的饋電柱直接或通過饋線接頭41與垂直極化天線20上的饋電點(diǎn)連接，第一饋線接 頭41的外導(dǎo)體通過螺釘固定在反射板10上。與第二饋線接頭42連接的同軸電纜的芯線 穿過中空的饋電柱與分流器50較窄的一端連接，第二饋線接頭42的外導(dǎo)體通過螺釘或焊 接方式固定在反射板10上。分流器50固定在反 射板10上，具體的，可以通過螺釘或焊接的方式固定在反射 板10上，在本實(shí)施例中，分流器50通過螺釘固定在反射板10上。分流器50較寬的一 端與水平極化天線30上的各輻射片32上的各饋電點(diǎn)連接(由于各輻射片32上的各饋電 點(diǎn)與分流器50的連接線位于水平極化天線30、連接部件60和反射板10的內(nèi)部，因此各輻射片32上的各饋電點(diǎn)與分流器50的連接關(guān)系未在圖3(a)和圖3(b)中示出，各輻射片 32上的各饋電點(diǎn)與分流器50的具體連接見圖4)，較窄的一端與第二饋線接頭42連接。 分流器50用于對(duì)各輻射片32上通過的電流進(jìn)行合流，將合流后的電流通過第二饋線接頭 42輸出，或者用于將從第二饋線接頭42輸入的的電流分流后輸出到各輻射片32。所述反射板10用于提高陣列天線的方向性及減少后向輻射，該反射板10為圓 形平面板，其直徑的范圍為175mm 185mm，較優(yōu)地，可以將反射板10的直徑取值為 180mm。反射板10的材質(zhì)為導(dǎo)體，可以為金屬板或者通過疊加或鍍膜等工藝于表面設(shè)有 銅、鐵等金屬層的板，較優(yōu)的，可以為銅金屬板或鋁金屬板。所述垂直極化天線20用于接收垂直極化波。垂直極化天線20的材質(zhì)可以為金 屬結(jié)構(gòu)或者通過疊加或鍍膜等工藝于表面設(shè)有銅、鐵等金屬層的結(jié)構(gòu)，較優(yōu)的，可以為 銅結(jié)構(gòu)或鋁結(jié)構(gòu)，垂直極化天線20可以采用多種結(jié)構(gòu)，如在本實(shí)施例中垂直極化天線20 采用的漸變結(jié)構(gòu)，該垂直極化天線的整體高度為45mm 55mm，較優(yōu)地，可以將垂直極 化天線的高度取值為50mm。包括一圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件22和一從圓柱體結(jié)構(gòu)的天線 部件22下端延伸出的圓錐體結(jié)構(gòu)的天線部件21，圓錐體結(jié)構(gòu)的天線部件21與圓柱體結(jié) 構(gòu)的天線部件22高度相等。圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件22的外側(cè)套設(shè)有水平極化天線30， 圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件22與水平極化天線30的內(nèi)邊緣之間的距離為5mm 8mm，較優(yōu) 地，該距離可以為6mm，以減少水平極化天線30和垂直極化天線20之間的耦合。圓錐 體結(jié)構(gòu)的天線部件21上的饋電點(diǎn)通過反射板上的圓孔與第一饋線接頭41連接，圓錐體結(jié) 構(gòu)的天線部件21通過該圓孔及穿過該圓孔的第一饋線接頭41與反射板10連接成一體。所述水平極化天線30用于接收水平極化波。為了保證天線覆蓋的廣度，一般要 求不圓度(在近圓形的方向圖平面上的最大增益方向與最小增益方向的增益差值)小于 2dB，為了保證天線的不圓度指標(biāo)，水平極化天線30采用圓環(huán)狀的微帶結(jié)構(gòu)，圓環(huán)最大 圓直徑取值為120mm 130mm，較優(yōu)的，圓環(huán)最大圓直徑取值為125mm，材質(zhì)為導(dǎo)體， 可以為金屬板或者通過疊加或鍍膜等工藝于表面設(shè)有銅、鐵等金屬層的板，較優(yōu)的，可 以為銅金屬板或鋁金屬板。水平極化天線30包括多個(gè)呈弧形的輻射片32，具體的，在 本實(shí)施例中為3個(gè)輻射片，套設(shè)在垂直極化天線20的圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件22的外側(cè)， 并通過連接部件60與反射板10連接。為了保證輻射片32可以與反射板10懸置設(shè)置， 一個(gè)輻射片32至少由一個(gè)連接部件60與反射板10連接。連接部件60除了起到支撐水 平極化天線30的作用外，通過對(duì)連接部件60的高度的調(diào)整，還可以用于調(diào)整駐波和方向 圖，起到展寬天線的頻率帶寬的作用。連接部件60為金屬支柱或者通過疊加或鍍膜等工藝于表面設(shè)有銅、鐵等金屬層 的支柱，較優(yōu)的，可以為銅支柱或鋁支柱，連接部件60固定在反射板10和水平極化天線 30上，具體的，可以通過螺釘或焊接的方式固定，在本實(shí)施例中，連接部件60焊接在反 射板10和水平極化天線30的各輻射片32上，較優(yōu)的，連接部件60的高度為20mm 30mm，較優(yōu)的，連接部件60的高度為25mm。本實(shí)用新型提供的雙極化吸頂天線不僅適用于MIMO天線系統(tǒng)，也同樣適用于 SISO等天線系統(tǒng)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí) 用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi),
權(quán)利要求1.一種雙極化吸頂天線，其特征在于，包括反射板(10)、垂直極化天線(20)、水平 極化天線(30)和連接部件(60)，其中水平極化天線(30)采用圓環(huán)狀的微帶結(jié)構(gòu)，套設(shè)在垂直極化天線(20)的外面，并通 過連接部件(60)固定在反射板(10)上。
2.如權(quán)利要求1所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，所述垂直極化天線(20)包括 圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件(22)和從圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件(22)下端緣延伸出的圓錐體結(jié)構(gòu) 的天線部件(21)，圓錐體結(jié)構(gòu)的天線部件(21)與第一饋線接頭(41)連接，圓柱體結(jié)構(gòu)的 天線部件(22)的外側(cè)套設(shè)有水平極化天線(30)。
3.如權(quán)利要求2所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，所述水平極化天線(30)內(nèi)邊 緣與垂直極化天線(20)的圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件(22)之間的垂直距離為5mm 8mm。
4.如權(quán)利要求3所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，所述水平極化天線(30)的內(nèi) 邊緣與垂直極化天線(20)的圓柱體結(jié)構(gòu)的天線部件(22)之間的垂直距離為6mm。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，所述水平極化天線 (30)包括至少兩個(gè)呈弧形的輻射片(32)。
6.如權(quán)利要求5所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，反射板(10)的一側(cè)固定有第 一饋線接頭(41)和第二饋線接頭(42)，反射板(10)的另一側(cè)固定有分流器(50)和連接 部件(60)，每個(gè)輻射片(32)上有一個(gè)饋電點(diǎn)；第二饋線接頭(42)與分流器(50)較窄的一端連接，分流器(50)較寬的一端與每個(gè) 輻射片(32)的饋電點(diǎn)連接。
7.如權(quán)利要求1所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，垂直極化天線(20)的高度為 45mm 55mm0
8.如權(quán)利要求1所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，水平極化天線(30)的直徑為 120mm 130mmo
9.如權(quán)利要求1所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，反射板(10)的直徑為 175mm 185mm0
10.如權(quán)利要求1所述的雙極化吸頂天線，其特征在于，連接部件(60)的高度為 20mm 30mmo
專利摘要本實(shí)用新型提供一種雙極化吸頂天線，包括反射板、垂直極化天線、水平極化天線和連接部件，其中水平極化天線采用圓環(huán)狀的微帶結(jié)構(gòu)，套設(shè)在垂直極化天線的外面，并通過連接部件固定在反射板上，該天線采用水平極化、垂直極化的雙極化方法，并使水平極化天線具有圓環(huán)狀的微帶結(jié)構(gòu)，垂直極化天線具有漸變結(jié)構(gòu)，水平極化天線套設(shè)在垂直極化天線的外面的形狀，使本實(shí)用新型雙極化吸頂天線在駐波比(線路中最高電壓和最低電壓的比例)≤1.5條件下，天線的工作頻帶為1700MHz～2500MHz，相對(duì)帶寬(工作頻帶寬度與中心工作頻率之比)達(dá)到約40％，從而在相對(duì)于單極化天線提高頻譜利用率的基礎(chǔ)上，還相對(duì)于傳統(tǒng)的雙極化吸頂天線擴(kuò)展了工作頻帶寬度，從而在占用較少空間的情況下，提高室內(nèi)MIMO天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。
文檔編號(hào)H01Q19/10GK201797043SQ201020264189
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者何繼偉, 張呈斌, 朱文濤, 陳暉 , 馬華興, 高峰, 高鵬 申請(qǐng)人:東莞市暉速天線技術(shù)有限公司, 中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司